CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES
Dentro de nuestro país entre los gastos más importantes que presenta, son las inversiones en vías de comunicación. La vinculación caminera del Departamento de Tarija, es considerada actualmente como la principal estrategia de desarrollo regional, es entonces, que la construcción de rutas principales y en este caso secundarias, el mejoramiento de tramos viales estratégicos, se convierten en premisas dentro de los planes de desarrollo existentes. Adicionalmente, el Departamento de Tarija en el contexto nacional, ha ido adquiriendo paulatinamente en Bolivia una mayor importancia social y económica, convirtiéndose en la actualidad en la región con mayor productividad y reservas gasíferas de nuestro país. Dentro de este contexto, las necesidades naturales tarijeñas de una vinculación caminera eficaz y expedita, se ven incrementadas cada vez más, de acuerdo a las exigencias de una mayor productividad de la zona.
De esta manera el estudio está referido al área de influencia del tramo vial “Pampa La Villa Chica – Pampa La Villa Grande”, para permitir una transitabilidad durante todo el año, además de unir ambas comunidades para generar el desarrollo.
1.2 UBICACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO 1.2.1 Ubicación
El presente proyecto “Mejoramiento Geométrico y Diseño de Pavimento Flexible del Camino Municipal Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande” se localiza en el, Departamento de Tarija, Provincia José María Avilés, perteneciente al Municipio de Uriondo.
El Municipio de Uriondo se localiza al sud del Municipio de Cercado, al oeste de O’Connor, al este Yunchará y al norte con Padcaya. Tiene una superficie de de 116,308.00
ha según la división territorial, se ubica en el sector oeste del departamento de Tarija, (ver Mapa de ubicación geográfica del municipio de Uriondo).
Figura 1.1 Mapa de ubicación geográfica del Municipio de Uriondo
El proyecto beneficiará directamente a dos comunidades que están dentro del municipio de Uriondo, las comunidades son: Pampa la Villa Chica y Pampa La Villa Grande.
Figura 1.2 Mapa de Ubicación del Proyecto
COMUNIDAD “PAMPA LA VILLA CHICA” a) Ubicación geográfica
La comunidad de Pampa la Villa Chica colinda, al norte con la comunidad de Ancón Chico, al sur con la comunidad de La Higuera, al este con la comunidad de la Choza, al oeste con el Valle de Concepción.
La comunidad de Pampa La Villa Chica presenta las siguientes características: Altura promedio de 1723 m.s.n.m., temperatura promedio de 18°C, humedad relativa de 45 % y se encuentra en las siguientes coordenadas geográficas:
Cuadro 1.1 Coordenadas de la Comunidad Pampa la Villa Chica UTM (m)
Norte Este 7602400.340 329000.857
Fuente: Elaboración Propia b) Vías de acceso
Las vías de acceso son las siguientes:
Pampa La Villa Chica – San Isidro, camino en regulares condiciones.
Pampa La Villa Chica – Valle de Concepción, camino en malas condiciones. Pampa La Villa Chica – Pampa la Villa Grande, camino en malas condiciones,
de tierra y ripiado, que se torna desventajoso para el tránsito vehicular en la temporada lluviosa. Longitud total del tramo es de 4+014,73 km.
COMUNIDAD “PAMPA LA VILLA GRANDE” a) Ubicación geográfica
La comunidad de Pampa la Villa Grande colinda, al este con el río Guadalquivir y la comunidad de San Isidro, al oeste con el Valle de Concepción, al sur con la comunidad de Pampa La Villa Chica y al norte con las comunidades de Ancón Chico.
La comunidad de Pampa La Villa Grande presenta las siguientes características: Altura promedio de 1715 m.s.n.m., temperatura promedio de 19°C, humedad relativa de 40% y se encuentra en las siguientes coordenadas:
Cuadro 1.2 Coordenadas de la Comunidad Pampa la Villa Grande UTM (m)
Norte Este 7601500.842 329900.353
Fuente: Elaboración Propia b) Vías de acceso
Las vías de acceso son las siguientes:
Pampa la Villa Grande – Ancón Chico, camino en malas condiciones.
Pampa la Villa Grande – Pampa la Villa Chica – V Concepción, camino en malas condiciones
Figura 1.3 Fotografía satelital de la ubicación del proyecto
1.2.2 Descripción del Proyecto
La necesidad de este proyecto nace a causa de la inestabilidad del camino en épocas de lluvias siendo bastante perjudicial para los comunarios de la zona ya que coincide con la época de producción de frutas lo que resulta negativo para la producción frutícola.
En el presente proyecto se pretende realizar el mejoramiento y diseño de pavimento flexible con la finalidad de mejorar las condiciones de transitabilidad para los comunarios, especialmente para el transporte de la producción frutícola que es el potencial de la zona y por ende se mejoraran las condiciones de vida de los beneficiarios.
La longitud total del tramo Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande es de 4+011,68 Km, siendo esta divida en 2 sub tramos debido a las condiciones del lugar las cuales se la denomino de la siguiente manera: Pampa la Villa Chica – Intersección con una longitud de 2+962,18 Km, y la otra Intersección – Pampa la Villa Grande con una longitud de 1+049,50 Km, todo el tramo actualmente cuenta con una capa de rodadura de tierra que dificulta el tránsito de vehículos.
Para las características técnicas de la vía en proyecto, se tuvieron en cuenta para la elaboración del presente proyecto, como base las recomendaciones del Manual de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras de la Administradora Boliviana de Carreteras (ABC), obteniéndose parámetros de diseño adecuados al análisis efectuado sobre las características topográficas, la velocidad, seguridad en la operación vehicular, etc.
De acuerdo a la clasificación que estipula la norma vigente se considera a la vía como un camino. La clasificación funcional para el diseño en nuestro caso es: camino rural de DESARROLLO. Principalmente porque la vía presentará un Tránsito Medio Diario de aproximadamente 200 veh/dia y es un camino que se constituirá simplemente en un vía local de desarrollo donde su función primordial es el acceso a las comunidades e integración de ambas.
La velocidad referencial de proyecto es de 40 km/h, velocidad que es adoptada según la categoría del camino y la topografía del lugar. De esta manera el estudio de la mejor
alternativa estará referido al área de influencia directa e indirecta del tramo vial, la misma que comprende la vía secundaria de entrada al Valle de La Concepción, siendo alternativa a la principal ruta Tarija – Valle de Concepción.
1.3 JUSTIFICACIÓN Razones Sociales
Una de las razones sociales que justifican la implementación del proyecto radica básicamente en mejorar la calidad de vida de los habitantes de la zona, a través de la accesibilidad en cualquier época del año y especialmente en la época de cosecha y lograr un incremento en la producción agrícola lo cual se reflejará en sus ingresos económicos ya que podrán acceder a los mercados de abasto para poder comercializar sus productos tanto agrícolas como pecuarias, y con estos mismos ingresos poder acceder a otros productos que no se producen en la zona y de este modo obtener una alimentación más balanceada y equilibrada.
Al mismo tiempo al no contar con un buen acceso es más difícil llegar hasta la comunidad con otros servicios sean estos de salud ya las Comunidades no cuenta con infraestructura en salud, las atenciones son obtenidas en el Valle, distante a 25 minutos de la zona poblada. De ahí que se plantea el diseño final de dicho tramo que será presentado al Municipio de Uriondo para que disponga como una información de antemano que posteriormente se pueda ampliar y en un corto plazo se pueda ejecutar.
Razones Económicas
Entre las razones económicas que justifican el proyecto, se encuentra referida a una producción excedentaria que no es consumida por los productores, lo que implica que este excedente de producción necesita ser comercializado. Para ello se requiere contar con un buen camino en épocas de cosecha y el resto del año, para comercializar los productos tanto agrícolas como pecuarios hacia los mercados de abasto tanto en los mercados departamentales como al interior del país negociándose los productos de manera más
rápida, en buen estado y directamente del productor al consumidor reduciéndose el porcentaje de pérdidas.
a) Producción y Comercialización Producción Agrícola
Los principales productos que se dan en la comunidad son: uva, papa y cebolla. Uva: como principal variedad se produce a la moscatel
Papa: entre sus variedades se cosecha desireé y cardenal Cebolla: Entre sus variedades sobresale mizqueña y colorada Producción Ganadera
Principales animales en la zona son: vacas, chanchos y ovejas.
Ganado Vacuno, en una cantidad aproximada de 50 cabezas que son utilizadas para el trabajo en el campo, cría, venta y autoconsumo (leche)
Ganado Porcino, en una cantidad aproximada de 100 cabezas, que son utilizados para la cría y el autoconsumo.
Ganado Ovino, en una cantidad aproximada de 40 cabezas que son utilizadas principalmente para la cría y autoconsumo.
Comercialización
Pampa La Villa Chica y Pampa La Villa Grande – ciudad de Tarija: arveja, haba, membrillo, maní, papa, tomate, cebolla, higos, uva, durazno, leche, verduras y flores
Ciudad de Tarija – Pampa La Villa Chica y Pampa La Villa Grande: fideo, arroz, azúcar, alcohol, aceite, sal, huevo, carne, harina, pan, manzana, naranja, limón, verduras, pollo, sardina, jabón, abono, fertilizantes, pesticidas y remedios.
Tarija se encuentra aproximadamente a 27 Km de distancia, con un tiempo de recorrido de 45 minutos, utilizando como medio de transporte camiones.
La comercialización de la papa generalmente se realiza en el mes de diciembre, la cebolla en el mes de noviembre, el tomate en los meses de noviembre, diciembre y enero, la uva y el durazno en los meses de febrero y marzo
Desde la comunidad de Pampa la Villa Chica se lleva a la ciudad de Santa Cruz durazno, y se trae: arroz, azúcar, alcohol y aceite. Santa Cruz se encuentra aproximadamente a una distancia de 827 Km., el tiempo de recorrido es de 24 horas, utilizando como medio de transporte camiones.
Problemas en la comercialización
Carencia de medios de transporte apropiados 50% Los precios no son convenientes 27%
Otro 23%
Podemos observar en el cuadro que el principal problema que afecta a cada productor en particular es de no tener un medio de transporte propio. Otro Factor que también provoca problemas es el hecho de la baja en los precios de los productos agrícolas. Es evidente la fuerte correlación entre estas dos variables, puesto que la intermediación en la comercialización determinar el incremento del precio y las posibilidades de la venta de los productos.
Razones Técnicas
Lo que se pretende con el proyecto es proponer la mejora del camino actual mediante un rediseño geométrico y el diseño del paquete estructural del pavimento flexible.
La implementación de: obras de arte como ser cunetas, alcantarillas de alivio y alcantarillas de cruce
En cuanto a lo geométrico se diseñara el ancho de alineamiento de la rasante, peraltar las curvas, mejorar las pendientes longitudinales, mejora de longitudes de tangentes
horizontales y subrasantes, mejorar radios de curvas horizontales y longitudes de curvas verticales, proporcionando bombeo a la calzada, proporcionar bermas, etc.
1.4 OBJETIVO
1.4.1 Objetivo General
Diseñar una propuesta de mejoramiento del diseño geométrico y del diseño de pavimento flexible del camino municipal que vincula las comunidades de: Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande, en base a las especificaciones del Manual de la ADMINISTRADORA BOLIVIANA DE CARRETERAS (ABC) y el método AASHTO.
1.4.2 Objetivos Específicos
Establecer las características del terreno mediante un levantamiento topográfico del tramo que es objeto de diseño, partiendo desde una poligonal abierta.
Realizar el diseño geométrico aplicando las normas establecidas por la Administradora Boliviana de Carreteras. (ABC)
Realizar un estudio de las propiedades físicas y mecánicas de los posibles bancos de materiales de préstamo, mediante los respectivos laboratorios de suelos.
Cuantificar el tráfico vehicular actual en el camino municipal de estudio mediante aforaciones manuales y así para determinar el Transito Promedio Diario, de la vía en estudio.
Mejorar el diseño geométrico aplicando las normas establecidas por la Administradora Boliviana de Carreteras. (ABC).
Diseñar el paquete estructural y la capa de rodadura para el pavimento flexible del camino municipal “Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande”,
Establecer las características hidrológicas de la zona pluviométrica en la que esta ubicado el proyecto para obtener la intensidad de diseño para dimensionar las obras de drenaje.
Determinar el presupuesto general que demandará el mejoramiento y construcción del pavimento flexible del tramo en estudio.
1.5 PROPÓSITO Y ALCANCE DEL PROYECTO 1.5.1 Propósito
El propósito de este trabajo es el de contribuir al desarrollo nacional y departamental mediante la construcción de vías pavimentadas que vinculen distintas comunidades de nuestro departamento y para que de esta manera los habitantes de las comunidades vinculadas al proyecto cuenten con más y mejores oportunidades de mejorar su economía, salud y educación.
1.5.2 Alcance
La elaboración del presente proyecto de mejoramiento geométrico y estructural del camino municipal Pampa la Villa Chica- Pampa la Villa Grande, estará principalmente abocado a la parte de la ingeniería civil, donde se desarrollan y realizan los estudios necesarios para el diseño del camino.
Se hizo un reconocimiento general del tramo en estudio mediante un recorrido en vehículo eso facilito comprobar el estado del camino y los lugares donde se extrajeron las muestras de suelo.
Una vez hecho el reconocimiento, con un levantamiento topográfico del camino se obtuvo la topografía del mismo para posteriormente generar las curvas de nivel cada metro.
En el laboratorio de suelos de la UAJMS se realizaron los ensayos correspondientes para clasificar el material de la subrasante. Estos son los ensayos a realizados:
- Ensayo de granulometría. - Ensayo de límites de Atterberg. - Ensayo de compactación. - Ensayo de CBR
Estos ensayos permitieron clasificar el material y encontrar la capacidad de soporte CBR, para el diseño del paquete estructural.
Se realizó un estudio de tráfico mediante un aforo vehicular que se ubicara en la entrada del camino, donde se contabilizaron los vehículos que entra y salen por este acceso. De manera complementaria se recabo información adicional de la zona para tener algunas características del tráfico, lo que permitió calcular el número de ejes equivalentes.
En la ciudad de Tarija se encuentra la oficina de servicio de información SENAMHI, de donde se recabó toda la información meteorológica de las estaciones de la zona en estudio. Con esta información se calcularon las precipitaciones de la zona y a partir de las precipitaciones se calculó el caudal de diseño para las obras de drenaje.
Con un programa computarizado como es el AutoCAD Civil 3D Land Desktop, se generaron las curvas de nivel, para luego realizar el diseño geométrico en base a los parámetros establecidos por la norma Boliviana de la (ABC), y generar el trazado longitudinal, vertical, las secciones transversales y los volúmenes de corte y relleno.
Una vez realizado el diseño geométrico se procedió al diseño estructural. En base a los estudios previos de la subrasante y el volumen de transito calculamos los espesores de la capa sub base, capa base y espesor de pavimento flexible.
CAPÍTULO II
INGENIERÍA DEL PROYECTO 2.1 GENERALIDADES
La ingeniería de proyecto está basada estrictamente en el plano de planta y perfil que se genera a partir de datos que se explican más adelante.
Con esta información el diseño básicamente se define el alineamiento horizontal y vertical del camino, en base al camino existente, con las curvas verticales y horizontales, y posteriormente diseñar el paquete estructural de pavimento flexible.
Para realizar la construcción del camino municipal Pampa la Villa Chica- Pampa la Villa Grande ubicado en el municipio del Valle, se necesita realizar el mejoramiento del camino para mejorar las condiciones técnicas estructurales y geométricas que permitan el tránsito constante de vehículos, por lo cual como parte del presente diseño se encuentra el Diseño Geométrico de esta vía en función a los siguientes parámetros:
2.2 ESTUDIOS PREVIOS 2.2.1 Estudio Topográfico
El estudio topográfico es uno de los factores esenciales en la localización de una carretera. Generalmente afecta a los alineamientos, pendientes, visibilidad y sección transversal de la vía.
Los levantamientos topográficos ejecutados para el proyecto, han sido realizados con el detalle necesario para el diseño definitivo de la carretera y de las obras de arte. En este sentido, se realizan los levantamientos en detalle siguiendo los actuales alineamientos de la carretera existente.
Realizar el estudio de trazo por el camino actual y considerar las variantes necesarias para determinar la mejora desde el punto de vista técnico y socioeconómico. En este sentido, se interpreta que cualquier variante a la carretera existente debe estar contenida dentro de un
tramo de la misma y no significar un cambio de los puntos extremos o intermedios principales.
Levantamiento topográfico
Bancos de marca o nivel (BM)
Es un punto de referencia sobre un objeto fijo cuya elevación es conocida y desde la cual se pueden determinar otras elevaciones. También llamado cota fija, punto topográfico de referencia. El BM esta referenciado geodésicamente.
Los puntos GPS (BM) o puntos geodésicos forman una red de control independiente de la poligonal base, que sirven para controlar el levantamiento, evitando la acumulación de errores.
Se los ubicará a un costado puede ser del eje a 40 m y longitudinalmente aproximadamente cada 200 m.
Levantamiento planimétrico
La topografía para la realización de cualquier tipo de levantamiento, se basa en dos principios fundamentales, uno de ellos es la Planimetría.
La planimetría es la parte de la topografía que sólo tiene en cuenta la proyección del terreno sobre un plano horizontal imaginario (vista en planta) que supone que es la superficie media de la tierra; esta proyección se denomina base productiva y es la que se considera cuando se miden distancias horizontales y se calcula el área de un terreno. Aquí no interesan las diferencias relativas de las elevaciones entre los diferentes puntos del terreno.. El conjunto de líneas que unen los puntos observados se denomina Poligonal Base y es la que conforma la red fundamental o esqueleto del levantamiento, a partir de la cual se referencia la posición de todos los detalles o accidentes naturales y/o artificiales de interés. Como resultado de los trabajos de planimetría se obtiene un esquema horizontal.
Levantamiento altimétrico
La representación del terreno, tanto en su posición en un plano horizontal como en sus alturas, se logra simultáneamente mediante Curvas de nivel.
Estas curvas se utilizan para representar en Planta y Elevación al mismo tiempo, la forma o configuración del terreno, que también se llama relieve.
Para que sea más objetiva la representación del relieve, el esparcimiento de las curvas debe ser constante, para el caso cada 1 m, para apreciar mejor el terreno.
Trabajo de gabinete
El trabajo de gabinete consiste en el procesamiento de la información obtenida del levantamiento topográfico, el cual consiste en transferir los datos de la Estación Total al computador, en el formato de block de notas, u otro conocido para posteriormente, ingresar los datos al programa computarizado AutoCAD Civil 3D Land Desktop, dicho programa por medio de la triangulación genera las curvas de nivel, configurando una distancia de separación de un metro entre cada curva de nivel.
Cuadro 2.1 Resumen topográfico de los puntos BM
PUNTO NORTE ESTE ELEVACIÓN DESCRIPCIÓN
101 7601994,829 329895,109 1707,435 BM 216 7601744,080 329959,061 1706,986 BM 314 7601474,758 329986,019 1709,041 BM 484 7601154,801 330120,745 1713,650 BM 590 7600859,265 330027,345 1710,358 BM 660 7600680,782 330044,409 1717,322 BM 713 7600627,252 329919,126 1717,693 BM 790 7600818,785 330213,753 1714,622 BM 943 7601033,742 330444,832 1709,526 BM 1021 7601181,412 330619,123 1701,259 BM 1238 7601295,910 330714,534 1695,073 BM
La descripción y las coordenadas de los puntos topográficos obtenidos en el levantamiento se muestran en ANEXOS (LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO) de este proyecto.
2.2.2 Estudio de Suelos
Suelo, en Ingeniería Civil, son los sedimentos no consolidados de partículas sólidas, fruto de la alteración de las rocas, o suelos transportados por agentes como el agua, hielo o viento con contribución de la gravedad como fuerza direccional selectiva, y que pueden tener materia orgánica.
El estudio de las propiedades del suelo es muy importante al momento de realizar el diseño de pavimento flexible, ya que este es el que soportará el paquete estructural del camino, y dichas propiedades serán analizadas para poder determinar la calidad de la subrasante.
2.2.2.1 Exploración y muestreo
En los proyectos de Ingeniería es necesario tener información veraz acerca de las propiedades físico-mecánico de los suelos donde se pretende cimentar la obra. Por lo que deberá hacerse un plan de exploración y muestreo en el área donde se desea realizar el proyecto. La exploración deberá consistir en la investigación del subsuelo, con el objetivo de poder obtener muestras de suelo a la que se le realizarán en el laboratorio ensayos básicos de clasificación, densidad, humedad, etc.
a) Métodos de exploración Pozo a cielo abierto
En este tipo de muestreo exploratorio se realiza una excavación con dimensiones suficientes para que un técnico pueda descender en ella y examinar los diferentes estratos que se presentan en su estado natural. Este tipo de excavación no se puede llevar a grandes profundidades, la dificultad fundamental que presenta este tipo de exploración es la presencia del nivel freático. Aquí se pueden obtener muestras alteradas y/o inalteradas.
Sondeos manuales
Este tipo de exploración se realiza comúnmente en obras horizontales realizándose excavaciones de pequeña sección en planta y generalmente a una profundidad máxima de 1.5 m. pero 1 m y cada 500 m. es aceptable para la toma de muestras. En esta exploración se obtienen muestras alteradas.
b) Tipos de muestras Muestra representativa
Se denomina muestra representativa aquella fracción de suelo o roca que es capaz de representar todo un conjunto o estrato determinado, no solo en su apariencia visual sino en sus propiedades físico-mecánicas.
Muestra alterada
Son aquellas en las que no se hace ningún esfuerzo para conservar la estructura natural y condiciones del suelo. Los aditamentos con características para la recuperación de estos suelos son los siguientes:
Muestreadores de tubo sencillo.
Cucharas tipo Terzaghi (cuchara partida).
Excavaciones en forma de calicatas o pozos a cielo abierto, etc.
Las muestras alteradas pueden utilizarse para determinar; Peso específico, Límites de consistencia, Granulometría y cualquier otro ensayo que no requiera la estructura o condiciones naturales del suelo in situ.
Muestras inalteradas
Las muestras inalteradas son las que se obtienen tratando de conservar su estructura natural y cuyas condiciones, fundamentalmente la densidad natural y la humedad natural, han sufrido cambios mínimos despreciables en comparación a su estado in situ.
En el presente proyecto se realizó el muestreo adoptando el método de un sondeo manual ya mencionado, el cual fue realizado aproximadamente cada 500 m., obteniendo 7 puntos de muestreo a lo largo del camino como se muestra en la figura 2.1, las muestras tomadas fueron a una profundidad de hasta 1.0 m. tomando el material existente a esa profundidad y trasladándola en bolsas de polietileno para conservar su humedad
Figura 2.1 Muestras tomadas en el camino
Fuente: Elaboración Propia 2.2.2.2 Análisis Granulométrico
Dentro del análisis de los suelos, se encuentra el de la granulometría, que no es más que obtener la distribución porcentual de los tamaños de partículas que conforma un suelo. Esto se realiza con ayuda de un juego de mallas, que tienen un tamaño graduado establecido por
las normas ASTM y AASTHO, Tabla 2.1, en donde se obtiene los pesos retenidos para luego realizar posteriores cálculos y la curva granulométrica.
Tamaño de las partículas Gravas : >2 mm Arenas : 0.06 – 2 mm Limos : 0.002 – 0.06 mm Arcillas : <0.002 mm
Tabla 2.1 Serie de tamices
TAMAÑOS NOMINALES DE ABERTURA
(mm) ASTM 75 3” 63 2 ½” 50 2” 37,5 1 ½ “ 25 1” 19 ¾” 9,5 3/8” 4,75 Nº4 2 Nº10 0,425 Nº40 0,075 Nº200
Fuente: ASTM (Manual de Ensayos de Suelos y Materiales)
Si bien se realiza una distribución de tamaños, esto no incide en la forma que puedan tener los granos de suelo, ya que al retener material en una malla se observan diferentes tamaños y el porcentaje que se calcula está basado estrictamente en los pesos que se retiene en la malla, referido al peso total que se utiliza en el ensayo.
El factor fundamental del ensayo es la curva granulométrica, que se dibuja en una escala logarítmica, ya que de no ser así, la representación gráfica tendría que usar una escala demasiado grande.
En la figura 2.2, podemos apreciar la curva granulométrica y algunos parámetros. Figura 2.2 Curva granulométrica
Fuente: Principios de Ingeniería, Braja M. Das La curva A: Suelo bien gradado y de grano grueso.
B: mal gradado, poco uniforme (curva parada sin extensión) C: Suelo arcilloso o limoso (fino)
2.2.2.3 Límites de Atterberg
La consistencia de un suelo varía con la humedad, Atterberg, mediante analogías definió los estados de consistencia de un suelo, observando que el mismo desde un grado de saturación hasta un grado seco tiene los siguientes estados:
Cuadro 2.2 Estados de consistencia
ESTADO DESCRIPCIÓN LÍMITES
Líquido Mantequilla blanda, liquido viscoso
Plástico Mantequilla blanda a masilla dura, se deforma pero no se agrieta
Semi Sólido Queso, se deforma permanentemente y se agrieta Sólido Caramelo duro, falla al deformarse
Fuente: elaboración Propia Determinación del límite líquido
El límite líquido, es la humedad, expresada como porcentaje de la masa de suelo seco en horno de un suelo remoldeado en el límite entre los estados líquido y plástico. Corresponde a la humedad necesaria para que una muestra de suelo remoldeada, depositada en la taza de bronce de la máquina Casagrande y dividida en dos porciones simétricas separadas 2 mm entre sí, con un ranurador que se encuentra normalizado, fluya y entren en contacto en una longitud de 12.7 mm, a un ritmo de 2 golpes por segundo, aplicando 25 golpes.
Figura 2.3 Aparato de casagrande
Determinación del límite plástico
El Límite Plástico, Humedad expresada como porcentaje de la masa de suelo seco en horno, de un suelo remoldeado en el límite entre los estados plástico y semisólido. Corresponde a la humedad necesaria para que bastones cilíndricos de suelo de 3 mm de diámetro presente fisuras o se disgreguen y no puedan ser reamasados ni reconstituidos.
Determinación del índice de plasticidad
El índice de plasticidad es igual a la diferencia del límite líquido y el límite plástico. 𝐼𝑝 = 𝐿𝐿 − 𝐿𝑃
Dónde:
Ip = Índice de Plasticidad LL= Límite Líquido LP= Límite Plástico
Cuando el Limite Plástico no pueda ser determinado o cuando sea igual o mayor que el Limite Liquido se indicara el índice plástico como NP (No Plástico).
Resultados de los Límites de Atterberg
Mediante los ensayos de los límites de Atterberg se determinaron los siguientes resultados para las distintas muestras, obteniéndose lo siguiente como se observa en el cuadro:
Cuadro 2.3 Límites de Atterberg LÍMITES DE ATTERBERG
PAMPA LA VILLA CHICA – INTERSECCIÓN
PROGRESIVA LL LP IP 0+400 20,74 15,65 5,09 0+860 22,13 16,94 5,19 1+330 28,70 19,33 9,37 1+960 21,70 17,11 4,59 2+530 34,20 29,33 4,87
INTERSECCIÓN - PAMPA LA VILLA GRANDE
PROGRESIVA LL LP IP
0+470 20,47 15,41 5.06
0+920 20,43 15,87 4,55
Fuente: Elaboración Propia 2.2.2.4 Metodología de clasificación de suelos Sistema AASHTO
Este es el sistema del Departamento de Caminos de U.S.A., introducido en 1929 y adoptado por la “American Association of State Highway Officials” entre otras. Es de uso especial para la construcción de vías, en especial para manejo de subrasantes y terraplenes. En el AASTHO podemos encontrar dos grupos, en el primero donde es el 35% o menos del total que pasa el tamiz Nº 200 y el otro donde es el mas del 35% del total que pasa el tamiz Nº 200. La tabla de clasificación se encuentra en los ANEXOS.
El cálculo del índice de grupo se lo realiza con la siguiente formula. 𝐼𝐺 = 0.2 ∗ 𝑎 + 0.005 ∗ 𝑎 ∗ 𝑐 + 0.1 ∗ 𝑏 ∗ 𝑑 Donde:
a= % pasa Nº200 – 35% (si % Nº200 > 75, se anota 75, si es < 35, se anota 0) b= % pasa Nº200 – 15% (si % Nº200 > 55, se anota 55, si es < 35, se anota 0)
c= Limite liquido – 40% (si LL > 60, se anota 60, si es < 40, se anota 0) d= Índice de plasticidad – 10 (si Ip > 30, se anota 30, si es > 10, se anota 0)
Clasificación unificada
Este sistema fue creado para la clasificación de suelos en la construcción de aeropuertos, aunque en el mundo se utiliza en casi todas las obras civiles.
El método también considera dividir al suelo en dos partes, (grueso y fino), la división la realiza el tamiz Nº 200
El primer grupo se encuentran las gravas, arenas o suelos gravosos arenosos con poco o nada de material fino (limo y arcilla), son designados de la siguiente manera:
G= grava o suelo gravoso. S= arena o suelo arenoso. W= bien graduado. C= arcilla inorgánica. P= mal graduado.
M= limo inorgánico o arena fino.
El segundo grupo se encuentra los suelos finos, limosos o arcillosos, de baja o alta compresibilidad, son designados de la siguiente manera.
M= limo inorgánico o arena muy fina. C= arcilla.
O= limos, acillas y mezclas con alto contenido de material organico. L= baja a mediana compresibilidad (LL < 50%)
H= alta compresibilidad (LL > 50%)
Resultados de la clasificación de suelos
A través de la granulometría y límites de Atterberg se clasificaron las muestras obtenidas de campo, en los cuales predominan las arenas finas con presencia de limos y arcillas.
Según la clasificación AASHTO y SUCS, se obtuvieron los siguientes resultados: Cuadro 2.4 Clasificación de suelos
CLASIFICACIÓN DE SUELOS
PAMPA LA VILLA CHICA – INTERSECCIÓN
PROGRESIVA AASHTO SUCS DESCRIPCIÓN
0+400 A-4 (4) ML Arcilla limo arenosa
0+860 A-4 (6) ML - OL Arenas limosas inorgánicos 1+330 A-4 (6) CL - ML Arcilla limo arenosa
1+960 A-4 (1) ML Arcilla limo arenosa
2+530 A-4(8) ML Arcilla limo arenosa
INTERSECCIÓN - PAMPA LA VILLA GRANDE
PROGRESIVA AASHTO SUCS DESCRIPCIÓN
0+470 A-4 (4) ML Arcilla limo arenosa
0+920 A-4 (3) ML Arcilla limo arenosa
Fuente: Elaboración Propia
Los ensayos correspondientes podemos verlos en los ANEXOS (ENSAYOS DE SUELOS). 2.2.2.5 Compactación
La compactación es un proceso mecánico por el cual se busca mejorar las características de resistencia, comprensibilidad y esfuerzo-deformación de los mismos; por lo general el proceso implica una reducción más o menos rápida de los vacios.
La compactación realizada a las diferentes muestras bajo el método del Proctor Modificado (ASTH D422 AASHTO T180), que consiste en la determinación de la densidad máxima seca de las muestra bajo cierto contenido de humedad, obteniéndose así diferentes tipos de densidades en función al tipo de suelo.
El peso del suelo seco es obtenido a través de la siguiente ecuación: 𝑊𝑆𝑆 = 𝑊𝑆𝐻
(100 + 𝑊)∗ 100 Donde:
Wss= peso del suelo seco (kg.) WSH= peso del suelo húmedo (kg.) W= contenido de humedad (kg.) Densidad del suelo seco:
γD =
Wss
V Donde:
γD = Densidad del suelo seco (kg/cm³) Wss = Peso de suelo seco (kg)
V= Volumen de la muestra (cm³) Resultados de la compactación
Mediante la compactación T–99 y T-180 se determinó la densidad máxima seca de las muestra bajo un cierto contenido de humedad, obteniéndose así densidades en función al tipo de suelo, como se observa en el siguiente cuadro.
Cuadro 2.5 Compactación T – 99 COMPACTACIÓN
PAMPA LA VILLA CHICA – INTERSECCIÓN
AASHTO HUMEDAD ÓPTIMA (%) DENSIDAD MÁXIMA (gr/cm3)
A-4 (4) 10.70 1.88
A-4 (6) 12.88 1.97
A-4 (6) 11.84 1.87
A-4 (1) 9.56 1.89
A-4(8) 6.61 2.17
INTERSECCIÓN - PAMPA LA VILLA GRANDE
AASHTO HUMEDAD ÓPTIMA (%) DENSIDAD MÁXIMA (gr/cm3)
A-4 (4) 12.49 1.91
A-4 (3) 12.67 1.91
Fuente: Elaboración Propia
Los ensayos correspondientes podemos verlos en los ANEXOS (ENSAYOS DE SUELOS). 2.2.2.6 Ensayo de CBR
Este método establece el procedimiento para determinar un índice de resistencia de los suelos, conocido como Razón de Soporte de California (CBR). El ensayo se realiza normalmente a suelos compactados en laboratorio, con la humedad óptima y niveles de energía variables. La denominación CBR se deriva de "California Bearing Ratio".
Este método se utiliza para evaluar la capacidad de soporte de suelos (esfuerzo cortante) de subrasante, como también de materiales empleados en la construcción de terraplenes, sub-bases, bases y capas de rodadura granulares.
Para realizar este ensayo (Relación de Soporte California ASTM D1883 AASHTO T - 193) en el laboratorio se utiliza como complemento la compactación T-180, realizando así tres ensayos de CBR con una humedad óptima, pero bajo diferentes números de golpes correspondiendo a 12, 25, 56 golpes para posteriormente sumergirlo en agua durante 4 días Ya obtenida su expansión, se hace correr los CBR lecturando el extensómetro que lee la
deformación del anillo para diferentes penetraciones siendo las más importantes 0,1” y 0,2”.
El CBR que se considerara en este proyecto para el diseño del paquete estructural será el 95% de la densidad máxima al que le corresponderá cierto valor CBR.
La ecuación del anillo de 6000lb de capacidad usada en el laboratorio de suelos de la U.A.J.M.S. es:
𝑦 = 7,33 ∗ 𝑥 + 25,10 Donde:
y = Carga de ensayo (lb) x = Deformación (mm)
El CBR se tiene con una relación que existe de la carga unitaria con lo necesario para lograr una cierta profundidad de penetración del pistón con una área de 19.4 cm2 dentro de la muestra compactada a un contenido de humedad y densidad dado con respecto a la carga unitaria patrón requerido mover y obtener la misma profundidad de penetración en una muestra de material triturado. Las ecuaciones para su obtención son las siguientes:
𝐶𝐵𝑅0.1= 𝑞
70.31∗ 100 𝐶𝐵𝑅0.2= 𝑞
105.4∗ 100 Donde:
𝐶𝐵𝑅0.1 = Relación de Soporte California para 0,1” de penetración (%)
𝐶𝐵𝑅0.2 = Relación de Soporte California para 0,2” de penetración (%) q = Esfuerzo de ensayo (kg/cm²)
La expansión del material se lo obtiene con la siguiente relación, tomando lecturas durante 4 días: 𝑒𝑥𝑝 =|𝐿𝑓 − 𝐿𝑖| ℎ ∗ 100 Donde: exp = Expansión (%) Lf = Lectura final (mm) Li = Lectura inicial (mm) h = Altura del espécimen (mm) Resultados del ensayo de CBR
El CBR obtenido de los ensayo de laboratorio dan como resultado valores óptimos, reflejando la buena calidad tanto del material como del terreno de fundación, (sub-base) para soportar el paquete estructural que conforma el pavimento flexible
Cuadro 2.6 Ensayo de C.B.R. CBR
PAMPA LA VILLA CHICA – INTERSECCIÓN
AASHTO 100 (%) 95 (%) A-4 (4) 9 5.2 A-4 (6) 13 11.4 A-4 (6) 9 5.9 A-4 (1) 12 9.7 A-4(8) 16 12.2
INTERSECCIÓN - PAMPA LA VILLA GRANDE
AASHTO 100 (%) 95 (%)
A-4 (4) 10 7.1
A-4 (3) 8 6.3
Los ensayos correspondientes podemos verlos en los ANEXOS (ENSAYOS DE SUELOS). 2.2.2.7 Características del banco de materiales
Según la norma boliviana de carreteras (NORMA ABC), existen características para los materiales que serán utilizados para la conformación de la capa sub-base, capa base y carpeta de rodadura. Los áridos gruesos, retenidos sobre tamiz 4,75mm (N°4), deben ser partículas resistentes, durables, constituidas de fragmentos de roca, grava o escorias. Materiales que se quiebran con los ciclos alternados de hielo -deshielo y humedad – sequedad, no deben ser usados.
Los áridos finos, que pasan por tamiz 4,75mm (N°4), deben estar constituidos por arenas naturales o trituradas y por partículas minerales que pasan por tamiz 0,075mm (N°200). Las fracciones que pasan por tamiz 0,075mm (Nº 200) no deberán ser mayores que los dos tercios de la fracción que pasa por tamiz 0,475mm (Nº 40). Los límites de consistencia de la fracción que pasa por tamiz 0,475mm estarán conformes a lo indicado en la Tabla. Todo el material deberá estar libre de materias orgánicas y terrones de arcillas. La graduación de los materiales deberá estar conforme con los requerimientos de la Tabla
Características de la sub – base
Los límites de consistencia o Atterberg deben ser los siguientes: Límite líquido máximo 35 %
Índice de plasticidad máximo 8 %
Los materiales para sub-base deberán cumplir con los requerimientos estipulados en “Las Especificaciones Técnicas” y en “Conformación de la capa sub base”.
En cuanto a las propiedades mecánicas, el material deberá tener un soporte CBR mayor o igual a 40% y la fracción gruesa deberá tener una resistencia al desgaste, medida por el ensaye de Los Ángeles de no más de 40%.
Características de la capa base
Los límites de consistencia o Atterberg deben ser los siguientes: Límite líquido máximo 35 %
Índice de plasticidad máximo 6 %
Los materiales para base granular cumplirán con los requerimientos indicados en “Las Especificaciones Técnicas” y en “Conformación de la capa base”; el porcentaje de chancado, no deberá ser menor que 50%. Cuando el material se use como base para tratamiento superficial doble el contenido mínimo de chancado será de 70%, su tamaño máximo absoluto será de 40 mm. y su Índice de Plasticidad máximo será de 4%, salvo que el proyecto estipule otro valor, debidamente justificado, que en ningún caso podrá exceder el 6 %.
En cuanto a las propiedades mecánicas, el material deberá tener un soporte CBR ≥80%; la fracción gruesa deberá tener una resistencia al desgaste, medida por el ensaye de Los Ángeles, de no más de 35%.
Mediante los ensayos se llegó a determinar los siguientes CBR tanto para Sub base y Base respectivamente:
Cuadro 2.7 Ensayos banco de materiales BANCO DE MATERIALES
CAPA
CLASIFICACIÓN LÍMITES DE
ATTERBERG COMPACATACIÓN T-99 CBR AASHTO SUCS LL LP IP H. ÓPT.(%) DEN. MAX.
(gr/cm3) 95 (%)
BASE A-1-b (0) SP-SM --- --- --- 6,83 2,26 77,4
SUB-BASE A-1-b (0) SM --- --- --- 8,31 2,17 38,8
Cuadro 2.8 Cuadro resumen del estudio de suelos PAMPA LA VILLA CHICA – INTERSECCIÓN
PROGRESIVA
CLASIFICACIÓN LÍMITES DE ATTERBERG
COMPACTACIÓN T-99 CBR AASHTO SUCS LL LP IP H. ÓPT.(%) DEN. MAX.
(gr/cm3) 95 (%) 0+400 A-4 (4) ML 20,74 15,65 5,09 10.70 1.88 5.2 0+860 A-4 (6) ML-OL 22,13 16,94 5,19 12.88 1.97 11.4 1+330 A-4 (6) CL-ML 28,7 19,33 9,37 11.84 1.87 5.9 1+960 A-4 (1) ML 21,7 17,11 4,59 9.56 1.89 9.7 2+530 A-4(8) ML 34,2 29,33 4,87 6.61 2.17 12.2
INTERSECCIÓN - PAMPA LA VILLA GRANDE
PROGRESIVA
CLASIFICACIÓN LÍMITES DE ATTERBERG
COMPACTACIÓN T-99 CBR AASHTO SUCS LL LP IP H. ÓPT.(%) DEN. MAX.
(gr/cm3) 95 (%) 0+470 A-4 (4) ML 20,47 15,41 5.06 12.49 1.91 7.1 0+920 A-4 (3) ML 20,43 15,87 4,55 12.67 1.91 6.3 BANCO DE MATERIALES CAPA CLASIFICACION LIMITES DE ATTERBERG COMPACTACION T-99 CBR AASHTO SUCS LL LP IP H. ÓPT.(%) DEN. MAX.
(gr/cm3) 95 (%)
BASE A-1-b (0) SP-SM --- --- --- 6,83 2,26 77,4
SUB-BASE A-1-b (0) SM --- --- --- 8,31 2,17 38,8
Fuente: Elaboración Propia
Los ensayos correspondientes podemos verlos en los ANEXOS (ENSAYOS DE SUELOS). 2.2.3 Estudio Hidrológico
El drenaje en una carretera busca eliminar el exceso de agua superficial sobre la franja del camino, restituir la red de drenaje natural, la cual puede verse afectada por el trazado y
evitar que el agua subterránea pueda comprometer la estabilidad de la base, de los terraplenes y cortes del camino.
El estudio de Hidrología y drenaje, se inició con la recopilación de datos necesarios para el análisis, visitas a campo y estudio de las obras de arte existentes. Se pudo obtener información de estaciones pluviométricas del SENNAMHI, muy cercanas al área de influencia del proyecto, utilizando los datos de precipitaciones máximas diarias horarias para utilizar el método racional para la obtención de los caudales máximos.
Con los datos de precipitación obtenidos se realiza el análisis pluviométrico: ajuste de los datos a funciones de distribución teóricas, pruebas de bondad y ajuste y finalmente la obtención de las precipitaciones de diseño para períodos de retorno de dados.
Información Pluviométrica
Se han considerado y analizado las series históricas registradas en las estaciones de medidas ubicadas en una amplia zona alrededor del área del Proyecto (ver el cuadro 2.3). Se dispone de las series históricas de precipitación mensual y anual registrada en 1 estación pluviométrica, cuyas coordenadas geográficas y periodo de registro se presentan a continuación.
Cuadro 2.9 Estaciones climatológicas y pluviométricas
ESTACIÓN COORDENADAS UTM TIPO DE ESTACIÓN PERIODO DE REGISTRO
E N
CENAVIT 328469.4 7600352.3 PLUVIO-CLIMATOLOGICA 1998-2014 Fuente: SENAMHI
análisis pluviométrico
Los principales objetivos del análisis pluviométrico son:
Determinar las características y las distribuciones de probabilidades de las lluvias máximas diarias.
Determinar las curvas de probabilidad pluviométrica que corresponden a las lluvias máximas anuales con duración menor de 24 horas
Para realizar el análisis estadístico se han tomado en cuenta los datos históricos de 1 estacione pluviométrica, que es la más cercana ubicada en la región.
Cuadro 2.10 Precipitación máxima en 24 horas (mm) AÑO CENAVIT 1998 1999 2000 43.6 2001 37.4 2002 51.5 2003 40.8 2004 45.0 2005 41.5 2006 56.5 2007 33.8 2008 92.0 2009 71.2 2010 28.0 2011 33.5 2012 116.5 2013 33.5 2014 Fuente: SENAMHI
Distribución de probabilidades de las precipitaciones máximas diarias
De acuerdo a la experiencia, las lluvias máximas diarias registradas en una estación, tienen una ley de distribución cuyo mejor ajuste se obtiene con la ley de Gumbel.
Aplicando la ley de Gumbel modificada, mediante la siguiente ecuación se calculan las precipitaciones máximas diarias para diferentes periodos de retorno.
Donde:
Ed= moda ponderada
Kd= característica ponderada T= periodo de retorno
Hdt= altura de lluvia máxima diaria
Para las precipitaciones máximas horarias para diferentes periodos de retornos se calcula mediante la siguiente fórmula:
𝐻𝑑𝑡 = 𝐸𝑑 (𝑡 𝛼)
𝛽
(1 + 𝐾𝑑. log𝑇)
Donde:
Ed= moda ponderada
Kd= característica ponderada T= periodo de retorno
hdt= altura de lluvia máxima horaria t= Es el tiempo de duración de la lluvia
β= Es una constante que en nuestro medio se adopta generalmente = 0.2 α= Equivalente de lluvia diaria que depende de la magnitud = 12
Tiempo de concentración
Hidrológicamente está demostrado que el caudal máximo en una corriente de agua para una sección particular de interés, se produce para una lluvia o tormenta cuya duración es igual al tiempo de concentración.
El tiempo de concentración queda definido como el tiempo que tardaría una gota de agua en llegar a la sección de interés, desde el punto más alejado de la cuenca.
Para la estimación del tiempo de concentración se han propuesto varias ecuaciones, correspondientes a diferentes autores.
Chereque, ha propuesto la siguiente ecuación para el cálculo del tiempo de concentración:
𝑡𝑐 = (0.871.𝐿 3 𝐻) 0.385 Donde: tc = tiempo de concentración en (hrs.) L = longitud de la cuenca (Km.)
H = diferencia de entre cotas del área de aporte (m.)
Estimación de la intensidad
Puede estimarse a través de varias funciones de distribución estadísticas hidrometeoro lógicas.
𝐼 =ℎ(𝑡𝑇) 𝑡𝑐 Donde:
htT = Altura de lluvia máxima horaria (por función de distribución) tc = Tiempo de concentración
Análisis pluviométrico
Para realizar el análisis estadístico se han tomado en cuenta los datos históricos de 1 estacion pluviométrica de acuerdo al cuadro 2.8, que es la más cercana ubicada en la región.
Distribución de probabilidades de las precipitaciones máximas diarias
Se calcularon los parámetros respectivos para el estudio hidrológico del proyecto (ANEXO ESTUDIO HIDROLOGICO), cuyo resumen se muestra en el siguiente cuadro.
Cuadro 2.11 Parámetros de la distribución de la estación
MEDIA (Hd) 51.8 DESVIACIÓN (Sd) 25.28 VARIANZA 639.14 MODA (Ed) 40.395 CARACTERISTICA (Kd) 1.124 Nº de Datos 14
Fuente: Elaboración Propia
Aplicando la ley de Gumbel modificada, calculamos las precipitaciones máximas horarias para diferentes periodos de retorno.
𝐻𝑑𝑡 = 𝐸𝑑 (𝑡 𝛼)
𝛽
(1 + 𝐾𝑑. log𝑇)
Los resultados se presentan en el ANEXO (ESTUDIO HIDROLÓGICO) del presente proyecto.
La precipitación máxima de diseño para un periodo de retorno de 5 años, que utilizamos en el cálculo del caudal para las cunetas es de:
ℎ(𝑑𝑡)= 30.661 𝑚𝑚 Estimación de la intensidad
Puede estimarse a través de varias funciones de distribución estadísticas hidrometeorológicas con la siguiente expresión.
𝐼 =ℎ(𝑑𝑡) 𝑡𝑐
Para un tiempo de 10 min de máxima concentración calculamos la intensidad de diseño para las obras de drenaje:
𝐼 = 30.661
(10 60⁄ )= 183.97 𝑚𝑚/ℎ 2.2.4 Estudio de Tráfico
Se realiza un estudio de trafico como parte de los estudios para la elaboración del Proyecto Diseño Pavimento Flexible Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande, el mismo que tiene como propósito de determinar en Tráfico Promedio Diario (TPD), composición vehicular, así como la determinación del tráfico futuro considerando el tránsito normal. El estudio de tráfico se constituye en un parámetro determinante para el diseño del paquete estructural que servirá como base para el pavimento flexible, por lo que se considera que la información sobre el tráfico inicial puede obtenerse mediante medidas directas en el campo, datos estadísticos o medidas en alguna carretera con características de tránsito parecidas a las del proyecto
Demanda y características del transito
Para dar a una vía una determinada categoría es primordial tener con exactitud un predicción de los volúmenes de demanda, su composición y la evolución que estos mismos puedan tener a lo largo del tramo de diseño.
Los principales indicadores que intervendrán en el proceso del estudio de tráfico del presente proyecto son:
Clasificación por tipo de vehículo
Expresa en porcentaje la participación que le corresponde en el TPDA a las diferentes categorías de vehículos, debiendo diferenciarse por lo menos las siguientes:
Locomoción Colectiva: Buses Rurales e Interurbanos. Camiones: Unidad Simple para Transporte de Carga.
Camión con Semirremolque o Remolque: Unidad Compuesta para Transporte de Carga.
Según sea la función del camino la composición del tránsito varía en forma importante de una a otra vía. (CONTROLES BÁSICOS DE DISEÑO – A.B.C.)
Tabla 2.2 Configuración Vehicular por Ejes
Fuente: Administradora Boliviana de Carreteras Zona de Aforo Vehicular
El aforo o conteo vehicular se realizó en la intersección de las comunidades de Pampa la Villa Chica y Pampa la Villa Grande, donde se contabilizaron los tipos de vehículos que entran y salen de dichas comunidades.
Figura 2.4 Ubicación de la Zona de Aforo
Fuente: Elaboración Propia
Tráfico actual
Por medio de aforos de vehículos se determina como está compuesto el tráfico actual y se clasifico los tipos de vehículos según el cuadro de tipo de vehículo:
Cuadro 2.12 Tráfico actual: Pampa la Villa Chica - Intersección
COD. TIPO DE VEHÍCULO LUN. MAR. MIE. JUE. VIE. SAB. DOM. PROM. 1 Automóviles y Vagonetas 61 68 66 73 75 81 84 73
2 camionetas 46 51 43 61 55 52 66 53
C2m Camiones Medianos 13 14 12 11 13 15 14 13
TOTAL 120 133 121 145 143 148 164 139 Fuente: Elaboración Propia
Cuadro 2.13 Tráfico actual: Pampa la Villa Grande - Intersección
COD. TIPO DE VEHÍCULO LUN. MAR. MIE. JUE. VIE. SAB. DOM. PROM. 1 Automóviles y Vagonetas 49 59 50 58 55 61 65 57
2 camionetas 42 47 39 51 49 59 53 49
C2m Camiones Medianos 10 13 10 11 11 14 13 12
TOTAL 101 119 99 120 115 134 131 117 Fuente: Elaboración Propia
Composición del tráfico
El tráfico que circula por la entrada del camino a de la Intersección – Pampa la Villa Chica e Intersección – Pampa la Villa Grande se ven en el siguiente cuadro donde se tiene la composición del tráfico desglosado en los tipos de vehículos y la composición del tráfico expresado en porcentaje.
Cuadro 2.14 Composición del tráfico: Pampa la Villa Chica - Intersección
DIAS
VOLÚMENES TOTALES EN AMBOS SENTIDOS (PAMPA LA VILLA CHICA)
HORAS AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL LUNES 13 61 46 13 120 MARTES 13 68 51 14 133 MIERCOLES 13 66 43 12 121 JUEVES 13 73 61 11 145 VIERNES 13 75 55 13 143 SABADO 13 81 52 15 148 DOMINGO 13 84 66 14 164 TPDS = 73 53 13 139 PORCENTAJE (%) = 52.52 % 38.12 % 9.35 % 100 % Fuente: Elaboración Propia
Gráficas de distribución porcentual del tráfico
Fuente: Elaboración Propia
Cuadro 2.15 Composición del tráfico: Pampa la Villa Grande - Intersección
DIAS
VOLUMENES TOTALES EN AMBOS SENTIDOS (PAMPA LA VILLA GRANDE)
HORAS AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL LUNES 13 49 42 10 101 MARTES 13 59 47 13 119 MIERCOLES 13 50 39 10 99 JUEVES 13 58 51 11 120 VIERNES 13 55 49 11 115 SABADO 13 61 59 14 134 DOMINGO 13 65 53 13 131 TPDS = 57 49 12 117 PORCENTAJE (%) = 48.71 % 41.88 % 10.25 % 100 % Fuente: Elaboración Propia
52.52% 38.12%
9.35%
PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PAMPA LA VILLA CHICA
AUTOMOVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS
Gráficas de distribución porcentual del tráfico
Fuente: Elaboración Propia Tráfico generado
Este tráfico se presenta inmediatamente después que se descubre las condiciones favorables que ofrece el camino nuevo o mejorado, atribuyéndole la facilidad al acceso, conveniencia, atracción en algunos casos ahorro de tiempo de viaje. En el presente proyecto de se asume el valor de 5% del tráfico normal.
Proyección del tráfico futuro
Cuando se evalúan diseños es necesario saber la composición del tráfico en el último año de su vida útil, esto se consigue proyectando el tráfico actual, utilizando la siguiente ecuación:
𝑇𝑓 = 𝑇𝑖 ∗ (1 + 𝑖)𝑛
Donde:
n: Número de años entre el año base y el año inicial de la etapa. i: Tasa de crecimiento
48.71% 41.88%
10.25%
PORCENTAJE DE VEHÍCULOS PAMPA LA VILLA GRANDE
AUTOMOVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS
Tf: Tráfico final proyectado Ti: Tráfico inicial
Para saber el transito futuro que circulara en el camino se proyecta el trafico de acuerdo al periodo de diseño del camino que en nuestro caso es de 15 años que es para un camino pavimentado de bajo volumen de tránsito. El índice de crecimiento anual es de 2.05%. El tráfico total será la suma del tráfico normal proyectado para cada año más el tráfico generado que será igual al 5% del tráfico normal, ya que será el tráfico que se presentara inmediatamente después que se descubra las condiciones favorables que ofrece el camino nuevo.
Cuadro 2.16 Transito futuro: Pampa la Villa Chica - Intersección TRAMO: PAMPA LA VILLA CHICA - INTERSECCION INDICE: 2.05 2,05 AÑO AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL TRAFICO GENERADO TRAFICO TOTAL 2014 73 53 13 139 7 146 2015 74 54 13 142 7 149 2016 76 55 14 145 7 152 2017 78 56 14 148 7 155 2018 79 57 14 151 8 158 2019 81 59 14 154 8 162 2020 82 60 15 157 8 165 2021 84 61 15 160 8 168 2022 86 62 15 164 8 172 2023 88 64 16 167 8 175 2024 89 65 16 170 9 179 2025 91 66 16 174 9 182 2026 93 68 17 177 9 186 2027 95 69 17 181 9 190 2028 97 70 17 185 9 194
AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL % DE VEH 52 38 10 100 Nº DE VEH. 101 74 19 194
Fuente: Elaboración Propia
Cuadro 2.17 Transito futuro: Pampa la Villa Grande - Intersección TRAMO: PAMPA LA VILLA CHICA - INTERSECCION INDICE: 2.05 AÑO AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL TRAFICO GENERADO TRAFICO TOTAL 2014 57 49 12 118 6 124 2015 58 50 12 120 6 126 2016 59 51 12 123 6 129 2017 61 52 13 125 6 132 2018 62 53 13 128 6 134 2019 63 54 13 131 7 137 2020 64 55 14 133 7 140 2021 66 56 14 136 7 143 2022 67 58 14 139 7 146 2023 68 59 14 142 7 149 2024 70 60 15 145 7 152 2025 71 61 15 148 7 155 2026 73 63 15 151 8 158 2027 74 64 16 154 8 161 2028 76 65 16 157 8 165 AUTOMÓVILES Y VAGONETAS CAMIONETAS CAMIONES MEDIANOS TOTAL % DE VEH 48 42 10 100 Nº DE VEH. 79 69 17 165
2.3 DIMENSIONAMIENTO DEL PROYECTO 2.3.1 Diseño Geométrico
Para las características técnicas de la vía en proyecto, que se tuvieron en cuenta para la elaboración del presente proyecto, se ha tomado como base las recomendaciones del Manual de Normas para el Diseño Geométrico de Carreteras de la Administradora Boliviana de Carreteras (ABC), obteniéndose parámetros de diseño adecuados al análisis efectuado sobre las características topográficas, la velocidad, seguridad en la operación vehicular, etc. Adicionalmente se tomaron conceptos específicos de las normas AASTHO.. La planimetría en el ancho de vía a lo largo del proyecto está representada por el eje horizontal que comprende una línea continua de geometría uniforme. Conformada por rectas tangentes, en lugares donde la topografía lo permite, enlazadas por arcos de círculos todo ello contribuye al movimiento en una dirección continua.
En el presente estudio el criterio fundamental fue el de minimizar al máximo los volúmenes de obra (Corte y Terraplén) Ya que estos ítems son los que tienen una gran influencia en el presupuesto final de la obra.
Categoría de la vía
La clasificación para diseño consulta seis categorías divididas en dos grupos, ellas son: - Carreteras: Autopistas, Autorrutas y Primarias
- Caminos: Colectores, Locales y de Desarrollo
Cada Categoría se subdivide según las Velocidades de Proyecto consideradas al interior de la categoría. Las Vp más altas corresponden a trazados en terrenos Llanos, las intermedias en terrenos ondulados y las más bajas a terreno montañoso o cuyo extorno presenta limitaciones severas para el trazado.
Tabla 2.3 Clasificación funcional para diseño carreteras y caminos rurales
CATEGORIA
SECCIÓN TRANSVERSAL VELOCIDADES DE PROYECTO (km/h) CODIGO TIPO N° CARRILES N° CALZADAS AUTOPISTA (O) 4 ó + UD 2 120 – 100 – 80 A (n) – xx AUTORUTA (I.A) 4 ó + UD 2 100 – 90 – 80 AR (n) - xx PRIMARIO (I.B) 4 ó + UD 2(1) 100 – 90 – 80 P (n) - xx 2 BD 1 100 – 90 – 80 P (2) - xx COLECTOR (II) 4 ó + UD 2(1) 80 – 70 - 60 C (n) - xx 2 BD 1 80 – 70 - 60 C (2) - xx LOCAL (III) 2 BD 1 70 – 60 – 50 - 40 L (2) - xx DESARROLLO 2 BD 1 50 – 40 – 30* D - xx
Fuente: Manual de Diseño Geométrico (A.B.C.)
La clasificación funcional para el diseño en nuestro caso es: CAMINO RURAL DE DESARROLLO de acuerdo a la Tabla 2.3. Principalmente porque la vía presentará un Tránsito Medio Diario Anual de aproximadamente 200 Veh/hora y es un camino que se constituirá simplemente en un vía local de desarrollo donde su función primordial es el acceso a las comunidades e integración de ambas garantizando la transitabilidad durante todo el año.
Caminos de Desarrollo
Están destinados a conectar zonas aisladas y por ellas transitaran vehículos motorizados y vehículo a tracción animal. Su función principal la de posibilitar tránsito permanente aun cuando las velocidades sean reducida, de hecho las velocidades de proyecto podrán ser disminuidas en sectores conflictivos.
- UD: Unidireccionales - (n) Número Total de Carriles - BD: Bidireccionales - xx Velocidad de Proyecto (km/h)
Velocidad de proyecto
Es la velocidad que permite definir las características geométricas mínimas de los elementos del trazado bajo condiciones de seguridad y comodidad, elementos que sólo podrán ser empleados en la medida que estén precedidos por otros (en ambos sentidos del tránsito), que anticipen al usuario que se está entrando a un tramo de características geométricas mínimas, el que además deberá estar debidamente señalizado.
De acuerdo a la categoría asumida para la carretera y de acuerdo a la norma, se tiene los siguientes rangos de velocidades en función de la topografía. Sobre la base de estos valores se calculan o se asumen el resto de los parámetros de diseño.
Tabla 2.4 Velocidades referenciales de proyecto
CATEGORIA TOPOGRAFÍA VELOCIDAD (Km/hr) CAMINO DE DESARROLLO Llano 50 Ondulado medio 40 Montañoso a Ondulado fuerte 30 Fuente: Manual de Diseño Geométrico (A.B.C.)
El proyecto Mejoramiento y Diseño de Pavimento Flexible Camino Municipal Pampa la Villa Chica – Pampa la Villa Grande, se clasifica como Camino de Desarrollo ya que conecta zonas aisladas y posibilitará el acceso a partir de carreteras adyacentes al proyecto. La velocidad de proyecto elegida es de 40 km/h de acuerdo a la topografía que presenta la zona. Siendo así un camino de tipo D-40 (Km/h) según el código tipo de que establece el Manual de Diseño Geométrico de la A.B.C.
Criterios de diseño planimétrico
Peraltes
Los peraltes son las sobre elevaciones transversales de la calzada en trazados horizontales curvos, donde aparece la fuerza centrífuga, originando peligros a la estabilidad de los
vehículos en movimiento, el deslizamiento transversal y el vuelco. Para evitar estos peligros, la norma propone ciertos valores como se ven en la Tabla 2.5
Tabla 2.5 Valores máximos para el peralte (e) emáx Caminos 7% Vp 30 - 80 km/h Carreteras 8% Vp 80 - 120 lm/h
Fuente: Manual de Diseño Geométrico (A.B.C.)
Considerando la categoría de la vía y la velocidad de proyecto se adoptó como peralte máximo el valor de 7% según la Tabla 2.5, el cual condicionara el valor de radio mínimo en curvas horizontales.
Coeficiente de fricción
La seguridad de circulación de los vehículos en las curvas depende, además del, peralte, también del coeficiente de fricción o de rozamiento lateral, que se origina entre los neumáticos y la superficie del pavimento.
Los valores asumidos son datos encontrados por la AASHTO en función de la velocidad de diseño respondiendo a la siguiente ecuación:
Tabla 2.6 Valores máximos para la fricción transversal (f) f Caminos 0,265 – V/602,4 Vp 30 - 80 km/h Carreteras 0,193 – V/1134 Vp 80 - 120 lm/h
Donde:
f = Coeficiente de Fricción V = Velocidad de proyecto
Los valores de f calculados se muestran en el Tabla 2.7:
Tabla 2.7 Valores del coeficiente de fricción (f)
V (km/h) 30 40 50 60 70 80
f 0.215 0.198 0.182 0.165 0.149 0.132
Fuente: Manual de Diseño Geométrico (A.B.C.)
Radios mínimos de curvas horizontales
Los radios mínimos para cada velocidad de proyecto, calculados bajo el criterio de seguridad ante el deslizamiento, están dados por la expresión:
𝑅𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑝
2
127(𝑒𝑚á𝑥 + 𝑓) Donde:
Rmín : Radio Mínimo Absoluto (m) Vp : Velocidad Proyecto (km/h)
emáx : Peralte Máximo correspondiente a la Carretera o el Camino (m/m) f : Coeficiente de fricción transversal máximo correspondiente a Vp.
Tabla 2.8 Radios mínimos absolutos en curvas horizontales Camino Colectores - Locales – Desarrollo
Vp emáx f Rmin km/h (%) (m) 30 7 0,215 25 40 7 0,198 50 50 7 0,182 80 60 7 0,165 120 70 7 0,149 180 80 7 0,132 250
Carreteras - Autopistas Autorrutas – Primarios
80 8 0,122 250
90 8 0,114 330
100 8 0,105 425
110 8 0,096 540
120 8 0,087 700
Fuente: Manual de Diseño Geométrico (A.B.C.)
Según los parámetros anteriores de nuestro proyecto se toma como radio mínimo de curvatura de 50 m que corresponde para la velocidad de proyecto asumido, de acuerdo a la Tabla 2.8
Curvas circulares
Las curvas horizontales simples se emplean cuando: La topografía es muy empinada o elevada.
En caminos vecinales, cuando no hay espacio para hacer otro tipo de curvas, a diferencia de las curvas de transición como ocupan mucho espacio se emplean en topografía más planas y cuando exista espacio para realizarla.
Elementos de la curva circular simple:
Figura 2.5 Curva circular simple
Tangente: 𝑇 = 𝑅 ∗ 𝑡𝑎𝑛𝑔 (𝜔 2) Desarrollo: 𝐷 = 𝜋∗𝑅∗𝜔 180 Longitud: 𝐿 = 2 ∗ 𝑅 ∗ 𝑠𝑒𝑛 (𝜔 2) Externa: 𝑆 = 𝑅 ∗ (𝑠𝑒𝑐 ( 𝜔 2) − 1) Flecha: 𝑀𝑐 = 𝑅 ∗ (1 − 𝑐𝑜𝑠 (𝜔 2))
Criterios de diseño altimétrico
Pendientes máximas del perfil longitudinal
Las pendientes máximas tolerables son definidas en las normas teniendo en cuenta la topografía, el volumen y características de tráfico en coherencia con la velocidad de proyecto, por lo tanto la categoría de la carretera. Los valores correspondientes a las categorías de diseño adoptadas para el Proyecto se presentan en la siguiente tabla.
